Датчик давления Советский патент 1982 года по МПК G01L9/08 

I

Изобрете1ше относится к приборостроению и может быть использовано для измерения акустического давления в условиях воздействия значительных уровней виброускорений.

Известны пьезоэлектрические датчики давления для измерения давления в условиях вибраций 1.

Наиболее близким к изобретению является пьезоэлектрический приемник, звукового давления, содержащий пьезокерамический преобразующий злемент, жестко связанный с металлической мембраной, и пьезокерамический злемент для компенсации причем воспринимающая мембрана является дном приемника; а узел виброкомпенсации выполнен в форме стакана, дно которого является мембра ной квмпенсирующей системы .

Недостатком таких конструкций является сравнительно большая погрепшость измерения от воздействия высокочастотных виброускорений за счет невозможности получить достаточно полную виброкомпенсацию. В данных конструкциях невозмож)ю обеспечить полной виброкомпенса1фи ввиду того, что в них примеиены два раздельных пьезозлемента, которые обладают различными виброчастотными характеристиками, в пределах разброса электрических и механических параметров примененного пьезоматериала, например пьезомодуля и емкости, жесткости конструкций рабочего и виброкомпенсирующего злемента, кроме того, они находятся на некотором расстоянии друг от друга, позтому выходные сигналы от воздействия виброускорений различны по ве10личине и сдвинуты по фазе, при этом разность фаз выходных сигналов с пьезозлементов только от расстояния между ними равна

а)д

JС«

5

где C-t-a - скорость звука в материале кор-зв

пуса;

А1 - расстояние между пьезоэлементами; о - крзтовая частота.

20

u;s27ff, где f - частота виброускорений.

Целью изобретения является повьпиение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что дисковый пьезоэдемент выполнен по периметру с буртом, имеющим проточку со стороны мембраны, причем электроды на диске и бурте разделены непроводящим кольцом.

Па аертеже схематически представлено предлагаемое устройство.

Датчик состоит из корпуса 1 с мембраной 2, на которую наклеен пьезоэлемент, состоящий из рабочего диска 3 с электродами 4, 5 и компенсирующего бурта 6 с электродами 7, 8. Электрод 8 изолирован от электродов 4, 5 кольцом 9. На компенсирующем бурте выполнена проточка 10, с отнощением диаметров, например.

07и и 7 И -

0,9

Т)

м.

где Ilfji - диаметр мембраны;

DB - внутренний диаметр проточки; ВI, - наружный диаметр проточки. Датчик работает следующим образом.25

Акустическое давление воздействует на мембрану 2, с которой механически соединен пьезоэлемент. Диск 3 является рабочей частью с электродов 4, 5 которого снимается рабочий сигнал от воздействия на мембрану 2 ЗО акустического давления.

Бурт 6 имеет жесткость на несколько порядков выще, чем диск 3, поэтому на его электродах 7, 8 сигнал от воздействия рабочего акустического давления практически не .. возникает. Электроды компенсирующего бурта 6 и рабочего диска 3 электрически соединены встречно. При воздействии вибрации на электродах диска 3 и бурта 6 возникают сигналы, по величине прямо пропорциональные ускоре- Q

кию и массе. Массы диска 3 и бурта 6 выбираются равными между собой. В связи с тем, что заряды с рабочего диска 3 и компенсирующего бурта 6 равны по величине и по

знаку разноименные, в процессе работы они самокомпенсируются.

Для сохранения частотной характеристики мембраны 2, а также для получения максимального козффйциента передачи мембраны

и минимальной чувствительности бурта 6 к воздействию акустического давления, на бурте 6 со стороны мембраны 2 сделана проточка 10.

Предлагаемая конструкция позволяет увели чить точность измерения акустического давления в условиях воздействия больших уровней виброускорений, при этом снижается виброчувствительность датчика по сравнению

с известным устройством.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий дисковый пь зоэлемент с электродами, механически соединенный по плоскости диска с мембраной корпуса, отличающийся тем, что,С целью повыщения точности измерения, дисковый пьезоэлемент выполнен по периметру с буртом, имеющим проточку со стороны мембраны, причем электроды на диске и бурте разделены непроводящим кольцом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 330363, кл. G 01 L 9/08, 1974.

2,Авторское свидетельство СССР № 198794, кл. G 01 L 1967 (прототип).